JP3933326B2 - 冷却モジュール - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パソコンなどの電子機器に用いられる冷却モジュールに関し、特に近年普及著しい高性能のMPUモジュールなどの冷却モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子情報機器の代表であるパソコンには、MPUとその周辺ICがマザーボード上に個別に取り付けられていたが、近年の大量の情報を高速処理したいとの要求に対応した高速度対応のための高周波数化に従い、ノイズ処理などが難度を増し、現在の主流はMPUとその周辺ICをモジュール化したMPUモジュールに移行しつつある。
【0003】
しかしながら、高速化とノイズ処理には有効な対策も、発熱部品の集積となることにより、熱対策と云う面では大きな課題と成っている。
【0004】
すなわち、商品の主流は軽薄短小であるにも関わらず、限られた収納筐体内部での発熱部品の固まりは、ホットスポットとなり、周辺の部品に悪影響を及ぼし、筐体表面からの廃熱を困難にしている。
【0005】
図8は、従来の冷却モジュール100を、ノートパソコンに使用した例を示すものであり、空気の流れを妨げるような凹凸を出来るだけ少なくすると同時に、均熱性の優れたヒートシンクを構成することを意図した冷却モジュールで、上記MPUモジュール化を可能にしたものである。
【0006】
当該図8において、冷却モジュール100は、発熱体の熱を受けるプレート1と、この受熱用のプレート1に接合されたヒートパイプ2と、吸気口を上方に有し、排気口を側面の一方向に有する薄型の方向性ファンモータ3および上記ファンモータ3の排気口に並列に配置されたフィン4から構成されている。
【0007】
ファンモータ3は、プレート1にネジなどで固定され、フィン4はプレート1に溶接されている。なおヒートパイプ2のプレート1へ接合は、図示しない接着剤などにより熱的かつ機械的に確実に固定されている。
【0008】
当該冷却モジュール100は、図示しない筐体の内部に組み込まれるマザーボード200の上のコネクタ201を介して電気的かつ機械的に接合されたMPUモジュール300のMPUパッケージ301の上面にプレート1の一部に構成されたコレクタ11が、熱伝導に優れた両面テープ303によって熱的かつ機械的に接合されている。
【0009】
ここでMPUモジュール300のには、MPUパッケージ301の他、周辺IC群302が搭載されておりその中でも放熱部品を取り付ける必要のある物が有るが、上記MPUパッケージ301と熱的に接合されている。
【0010】
また、MPUパッケージ301の直ぐ上に、冷却モジュール100のファンモータ3が配置されるようにすれば冷却能力が向上することが期待できるが、収納筐体の厚さの制約があると同時に、MPUパッケージ301とコレクタ11との接合の都合、そして一般的なファンモータ3の駆動ICと軸受けの耐熱性が60℃以下であるために、間接的に冷却する必要が生じている。
【0011】
ヒートパイプ2は上述の各々の都合を合致させるために用いられている。すなわち、プレート1の材料と寸法は、アルミニュウムからなる幅60mm、長さ100mm、厚さ1.5mm程度の板である。当該プレート1の熱伝導率はMPUモジュール300からの受熱する15W程度の熱を、ファンモータ3の冷却能力を十分生かすだけ運び得ないが、プレート1の受熱部分からフィン4に跨って伸びるヒートパイプ2をプレート1に接合する事により、MPUモジュール300からの受熱をコレクタ11で受けた後、プレート1のほぼ全面に拡散する事が出来る。したがって、ファンモータ3をMPUモジュール300に直接取り付けるより数段低下した温度での熱交換となるが、フィン4を含む均等な温度での熱交換を行う事が出来るために、薄型方向の寸法を重視した形状ではあっても、一定の優れた冷却能力を示すものとなる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来例においては次の点に於いて十分では無かった。すなわち、上記冷却モジュール100の主たる構成部品であるフィン4の構造は、図9に示されるように、限られた体積の中で最大の放熱面積を確保するために、ベース41にピン群42が林立した構造となるか、あるいは当該ピン群42に変えてコルゲートフィンが採用され、通風抵抗が比較的高いものと成っていたが、ファンモータ3の許容される大きさの中で、回転数を増加することで風量を確保することにより、冷却能力を満足していた。
【0013】
このために、通風騒音が高くなると共に、ファンモータ3の駆動消費電力が増大し、軸受けや駆動部回路における温度上昇を招くことになり、耐熱性を上げる事が出来なかった。
【0014】
本発明は、冷却モジュールの個々の部品機能を、システムで構成する事により、ファンモータの回転数増加を行うことなく効率のよい放熱を行う冷却モジュールを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、プレートとヒートパイプと通気方向性があるファンモータを有し、上記ファンモータのダクトを上記プレートとファンモータの吸い込み口を開口したカバーで構成し、ダクトの吹き出し口近傍に上記プレートから伸びてその先端部を上記カバーに接合した少なくとも一枚のフィンを有し、上記プレートのフィンの近傍から受熱部分に渡ってヒートパイプを接合したことを特徴とする冷却モジュールとしている。
【0016】
ここで、前記ヒートパイプの少なくとも一部分を扁平加工してもよいし、当該ヒートパイプをプレートの一部あるいは全部に埋め込んだ冷却モジュールとしてもよい。
【0017】
さらには、発熱体からの熱を受けるコレクタと空気に流路方向性を持たせるファンモータおよび羽根と放熱用のフィンとがプレート上に配置され、当該プレート上の少なくともファンモータおよび羽根の周囲にはエヤーガイドと当該上面にカバーが設けられることでダクトを形成し、前記コレクタと前記ダクトの間であって且つプレート1の下面にはファンモータを取り付け位置を回避する如くヒートパイプと当該ヒートパイプを配置するための溝を有し、前記フィンの上端部にはカバーが当設すると共に当該カバーは熱伝導性に優れた材料で構成されたことを特徴とする冷却モジュールとしてもよい。
【0018】
【実施例】
本発明の実施例ついて説明する。図1乃至図5には本発明の第1の実施例をそれぞれ示している。図1には本発明の第1の実施例とする冷却モジュールの上面を示している。図2には当該図1のA−A断面を矢印方向に見た図、すなわちファンモータ3の排気口に繋がるフィン4の機能を有するダクト20の正面図を示している。図3には図 1 のC方向から見た側面図を、図 4 には図 1 のB−B断面を矢印方向に見た図を、図5には図1のボスに取り付けられるカバーの上面図をそれぞれ示すものとなっている。
【0019】
上記図1乃至図5が示すように、本発明の冷却モジュールは、図示しない発熱体に密着し受熱を行うコレクタ11と、送風機となるファンモータ3と、後述のフィン14がプレート1上に配置されており、当該ファンモータ3とフィン4の周囲にはエヤーガイド13が設けられている。当該エヤーガイドは、排気口17となる1方向を残し、図1に示すように3方向を取り囲み如く設けられている。また、上記エヤーガイド13は、ファンモータ3の排気口17まで延長されており、ファンモータ3の羽根31部分を開口したカバー32を止めるためのボス18を数点有している。同様に、フィン14の先端部にも上記ボス18を有している。
【0020】
上記実施例においては、コレクタ11はエヤーガイド13の外側に配置しているが、これはエヤーガイド13を広げるなどして、当該エヤーガイド13内に配置してもよい。またフィン4については、プレート1の一部分として形成されたものを示しているが、当該フィン4は別部品としてプレート1とは別部品としてもよい。
【0021】
また前記プレート1の下面にはヒートパイプ2が埋設される溝15が形成されている。当該溝15は、ファンモータ3の軸受け16を避けて、フィン14の下部からコレクタ11下部に渡って形成されている。また図2乃至図4が示すように、プレート1には、コレクタ11とファンモータ3のベース12とエヤーガイド13を構成すると共に、ファンモータ3の排気口17付近の略中央部に、フィン14が形成されている。
【0022】
そして当該図1に示すエヤーガイド13の上面には、図2乃至図4が示すように、カバー32が配置される。図5には当該カバー32の上面図を示しているが、当該図5のカバー32は、上記エヤーガイド13を全体に覆い、ファンモータ3の吸い込み口33を開口する如く設けられている。当該カバー32は、上記ボス18に対応した取り付け穴34を有しており、当該取り付け穴34に上記ボス18を勘合した後、ボス18先端を潰し接合することにより、下面にはプレート1が、側面にはエヤーガイド13が、上面にはカバー32がそれぞれ配置され、かつ1方向を排気口17として開口しているために、ファンモータ3によって空気の流れに方向性が生じ、ダクト20が形成されている。また、上記プレート1から伸びるフィン14の先端部にカバー32が、ボス18により接合されている。このような構造により、フィン14からの伝熱をカバー32の中央部に伝え、カバー32をもフィン4の一部とできるために放熱面積を大きくでき、放熱性を向上させている。したがって当該カバー32をはじめ、プレート1、エヤーガイド13等の構成材料は、熱伝導性のよい材料、例えば銅やアルミニウム、鉄といった材料で構成されている。
【0023】
上述したように、プレート1の溝15にヒートパイプ2が埋め込まれることにより、コレクタ11からの熱は、ヒートパイプ2によってプレート1とカバー32を含むダクト20全体に拡散し、また、ファンモータ3の通風抵抗を妨げるような突起などは最低限に抑えられるために、全周囲の温度が高く成っている風の妨げのないダクト20を、豊かな風量が駆動電流を上げることなく通過させることが出来るために、騒音を少なくして要求冷却性能を満足出来る冷却モジュールを得る。
【0024】
次に別の実施例について説明する。図6と図7は、それぞれヒートパイプ2の取り付け方を変えた第2と第3の本発明の実施例のダクト20正面図を示している。当該図6に示す第2の実施例は、ヒートパイプ2を薄型とすることで、図2で示される第1の実施例のヒートパイプ2を埋め込むための溝15の形成のために、プレート1のダクト20側に生じている突起19を無くして、より通風抵抗を少なくする事を意図したものである。
【0025】
同様に、図7は溝15を付けずに、プレート1の任意の位置に扁平状のヒートパイプ2を貼り付けたもので、冷却モジュールに厚みがでるが、突起19が無く、ヒートパイプ2の接合に汎用性を持たすことができる。
【0026】
なお、ヒートパイプ2のプレート1への埋め込み取り付けは、プレート1のヒートパイプ2の埋め込み溝15に添って予めバリ状の突起を付け、上記溝15はヒートパイプ2がしっくりと勘合する寸法で仕上げて有るために、ヒートパイプ2を挿入後に上方からプレスするだけで、突起がヒートパイプ2の幅方向の丸みを帯びた端部上方に潰れることにより、ヒートパイプ2が埋め込まれる。
【0027】
図7のヒートパイプ2のプレート1への取り付けは、衆知のエポキシ樹脂などの接着材で取り付けるか、部分埋め込み、あるいは別の取り付け部材でネジなどを用いて、取り付けることができる。
【0028】
上記の第2もしくは第3の実施例において、上述以外の部分については、前記図1乃至図5で説明した構成と同一もしくは相当分であるので説明は省略する。
【0029】
【発明の効果】
以上この発明によれば、益々高速化するMPUモジュールなどの冷却を、方向性ファンモータのダクトを構成するプレートとカバーの一部をフィン構造とし、このフィン近傍にヒートパイプで熱を運ぶことにより、エヤーの流れを妨げることのない、薄型短小の冷却モジュールであって、低消費電力の騒音が少ない高性能の、筐体外部に有効に廃熱出来る優れた冷却モジュールを提供できるもので有る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例とする冷却モジュールの上面を示す
【図2】図1のA−A断面を矢印方向に見た図を示す
【図3】図1のB−B断面を矢印方向に見た図を示す
【図4】図1のC方向から見た側面図を示す
【図5】図1のボスに取り付けられるカバーの上面図を示す
【図6】本発明の第2の実施例とする冷却モジュールを示す
【図7】本発明の第3の実施例とする冷却モジュールを示す
【図8】従来の冷却モジュールをノートパソコンに使用した例を示す
【図9】フィンの構成図を示す
【符号の説明】
図において同一符号は同一、または相当部分を示す。
1 プレート
2 ヒートパイプ
3 ファンモータ
4 フィン
11 コレクタ
12 ベース
13 エヤーガイド
14 フィン
15 溝
16 軸受け
17 排気口
18 ボス
19 突起
20 ダクト
31 羽根
32 カバー
33 吸い込み口
34 取り付け穴
41 ベース
42 ピン群
100 冷却モジュール
200 マザーボード
201 コネクタ
300 MPUモジュール
301 MPUパッケージ
302 IC群
303 両面テープ

Claims (4)

  1. プレートとヒートパイプと通気方向性があるファンモータを有し、上記ファンモータのダクトを上記プレートとファンモータの吸い込み口を開口したカバーで構成し、ダクトの吹き出し口近傍に上記プレートから伸びてその先端部を上記カバーに接合した少なくとも一枚のフィンを有し、上記プレートのフィンの近傍から受熱部分に渡ってヒートパイプを接合したことを特徴とする冷却モジュール。
  2. ヒートパイプの少なくとも一部分を扁平加工した請求項第1項の冷却モジュール。
  3. 請求項2項に記載のヒートパイプをプレートの一部あるいは全部に埋め込んだ請求項第1項の冷却モジュール。
  4. 発熱体からの熱を受けるコレクタと空気に流路方向性を持たせるファンモータおよび羽根と放熱用のフィンとがプレート上に配置され、当該プレート上の少なくともファンモータ及び羽根の周囲にはエヤーガイドと当該上面にカバーが設けられることでダクトを形成し、前記コレクタと前記ダクトの間であって且つプレート1の下面にはファンモータを取り付け位置を回避する如くヒートパイプと当該ヒートパイプを配置するための溝を有し、前記フィンの上端部にはカバーが当すると共に当該カバーは熱伝導性に優れた材料で構成されたことを特徴とする冷却モジュール。
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